CN115368328B - 一种卡龙酸酐的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及精细化工和医药技术领域，尤其涉及一种卡龙酸酐的制备方法及其应用。卡龙酸酐的制备方法，步骤包括以下几步：(1)底物的分散与深度氧化；(2)反应物料的过滤与萃取；(3)酸化浓缩；(4)酸酐化反应。本申请的方法其在制备的过程中，能够有效地减少副反应以及残留物的出现，尤其是减少了锰残渣的残留，并且能够在氧化阶段更充分的氧化底物从而制备卡龙酸，具有比现有技术更高的反应收率和纯度，极大地减少了企业的生产和环保成本。

Description

一种卡龙酸酐的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及精细化工和医药技术领域，尤其涉及一种卡龙酸酐的制备方法及其应用。
背景技术
卡龙酸酐，又称为6,6-二甲基-3-氧杂双环[3.1.0]己烷-2，4-二酮，其作为一种重要的医学中间体在多种药物的制备过程中起到重要作用。例如，卡龙酸酐可以用于口服丙型肝炎HCV蛋白抑制剂以及新冠治疗药物的制备，市场需求在近些年得到了大幅度的提高。
现有工业技术中的卡隆酸酐的制备方法主要是通过菊酸酯的多步化学处理，从而制备而成，这种方法原料成本较高且工艺步骤较多，不适宜大量的卡隆酸酐的生产；另外，通过底物进行直接氧化成卡龙酸的方法，虽然有利于卡龙酸酐的大量制备，但是其交底的产物纯度和收率不仅造成了大量的浪费，氧化物残渣以及反应后残渣的存在也明显的加大了企业的环保压力。
因此，为了解决上述问题本申请中提供了一种改良的卡龙酸酐的制备方法，能够有效提高卡龙酸酐的制备效率以及减少副产物的产生，极大地减少环保污染成本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种卡龙酸酐的制备方法，步骤包括以下几步：(1)底物的分散与深度氧化；(2)反应物料的过滤与萃取；(3)酸化浓缩；(4)酸酐化反应。
作为一种优选的方案，所述底物的分散与深度氧化的具体操作为：将底物与助剂先搅拌混合，配制氧化剂溶液，在密封以及紫外光照射条件下，将混合后的底物与助剂等分5～10次加入至氧化剂溶液中进行反应，反应温度为25～35℃，每次加入反应1～1.5小时。
作为一种优选的方案，所述底物为3-蒈烯；所述助剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的任一种。
作为一种优选的方案，所述助剂为十六烷基硫酸钠。、
作为一种优选的方案，所述底物与助剂的质量比为80～120:0.5～2。
作为一种优选的方案，所述底物与助剂的质量比为100:0.8。
作为一种优选的方案，所述氧化剂溶液，以质量百分比计，包括：3～8％纳米金属氧化物，10～30％高锰酸钾，去离子水补充余量。
作为一种优选的方案，所述纳米金属氧化物为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米二氧化锑中的任一种。
作为一种优选的方案，所述纳米金属氧化物为纳米氧化锌和/或纳米二氧化钛。
作为一种优选的方案，所述纳米金属氧化物与高锰酸钾的质量比为4～5:26～28。
本申请中，通过改良底物的氧化方法，并且加入特定的氧化剂组合物能够有效地提高卡龙酸酐最后的产物纯度与产率，并且极大地减少锰残渣的产生，减少生产和环保成本。本申请人认为：当纳米氧化锌和/或纳米二氧化钛与高锰酸钾的质量比为4～5:26～28时，紫外照射下的纳米粒子形成的电子空穴以及光生电子，并且此时高锰酸钾的存在能够作为光生电子的受体降低电子-空穴复合率，最终在高锰酸钾的协同作用下提供更强的氧化性能，并且能够动态的平衡溶液中的高锰酸钾的含量，始终保持氧化剂溶液具有良好的溶解能力，减少锰残渣的产生，还能进一步的氧化反应过程中的有机化杂质为无影响物；当纳米氧化锌和/或纳米二氧化钛的含量过多时，其过多的光生电子的转移容易过度消耗氧化剂溶液中的高锰酸钾的含量，从而影响氧化性能，而其含量过低时则容易出现高锰酸钾反应过后的锰残渣的出现。
作为一种优选的方案，所述紫外光照射为全紫外光波段照射。
作为一种优选的方案，所述反应物料的过滤与萃取的具体操作为：(1)将氧化反应后的产物进行抽滤，取滤液滤饼洗涤，收集洗涤液与滤液混合，得混合液；(2)在混合液中加入碱剂调节pH值至9～11，萃取剂萃取3～4次，收集水层。
作为一种优选的方案，所述碱剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、氨水中的任一种。
作为一种优选的方案，所述萃取剂为苯；所述萃取剂与混合液的质量比为1:2～4。
作为一种优选的方案，所述酸化浓缩的具体操作为：将水层加入酸剂调节pH为2～3，放入真空干燥箱中干燥3～5小时，干燥温度为60～80℃，取出得固体颗粒。
作为一种优选的方案，所述酸剂为硫酸、醋酸、柠檬酸、盐酸中的任一种。
作为一种优选的方案，所述酸酐化反应的具体操作为：将固体颗粒洗涤后加入酸酐化反应剂，升温至160～180℃，反应6～10小时，之后去除溶剂重结晶，即得。
作为一种优选的方案，所述酸酐化反应剂为醋酸酐以及醋酸钠的混合物；所述醋酸酐与醋酸钠的摩尔比为2～3:0.8～1。
本发明第二方面提供了一种上述卡龙酸酐的制备方法的应用，包括该方法在制备药物中间体中的应用。
有益效果：
本申请中提供了一种改良后的卡隆酸酐制备方法，其在制备的过程中，能够有效地减少副反应以及残留物的出现，尤其是减少了锰残渣的残留，并且能够在氧化阶段更充分的氧化底物从而制备卡龙酸，具有比现有技术更高的反应收率和纯度，极大地减少了企业的生产和环保成本。
具体实施方式
实施例1
实施例1第一方面提供了一种卡龙酸酐的制备方法，步骤包括以下几步：(1)底物的分散与深度氧化；(2)反应物料的过滤与萃取；(3)酸化浓缩；(4)酸酐化反应。
底物的分散与深度氧化的具体操作为(以质量份计)：将100份底物与0.8份助剂先搅拌混合，配制氧化剂溶液，在密封以及紫外光照射条件下，将混合后的底物与助剂等分6次加入至3000份氧化剂溶液中进行反应，反应温度为30℃，每次加入反应1.5小时。
底物为3-蒈烯，助剂为十六烷基硫酸钠；氧化剂溶液以质量百分比计，包括：5％纳米二氧化钛，26％高锰酸钾，去离子水补充余量。
紫外光照射为全紫外光波段照射。
反应物料的过滤与萃取的具体操作为：(1)将氧化反应后的产物进行抽滤，取滤液滤饼洗涤，收集洗涤液与滤液混合，得混合液；(2)在混合液中加入碱剂调节pH值至10，萃取剂萃取4次，收集水层。
碱剂为10wt％的氢氧化钠水溶液。
萃取剂为苯，萃取剂与混合液的质量比为1:3。
酸化浓缩的具体操作为：将水层加入酸剂调节pH为2.5，放入真空干燥箱中干燥4小时，干燥温度为70℃，取出得固体颗粒。
酸剂为醋酸。
酸酐化反应的具体操作为：将固体颗粒洗涤后加入酸酐化反应剂，升温至165℃，反应8小时，之后去除溶剂重结晶，即得。
酸酐化反应剂为醋酸酐以及醋酸钠的混合物；醋酸酐与醋酸钠的摩尔比为2.5:0.9。
酸酐化反应剂与固体颗粒的摩尔比为3.4:1。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：纳米二氧化钛与高锰酸钾的质量比为4％:28％。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：纳米二氧化钛与高锰酸钾的质量比为1％:28％。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：纳米二氧化钛与高锰酸钾的质量比为10％:20％。
性能评价
产物纯度与收率：采用实施例和对比例中的方法进行卡龙酸酐的制备，计算最终产物的纯度与收率，每个实施例对比例测试10个试样，测得的数值的平均值记入表1。
锰残渣削减率：采用单纯的高锰酸钾作为氧化剂的方案进行卡龙酸酐的制备(作为对照组)，然后在反应完成后收集锰残渣，记录其质量，采用实施例和对比例中方法进行制备，反应完成后记录相应的锰残渣质量，计算其相对于对照组的锰残渣的减少量，每个实施例对比例测试10个试样，测得的数值的平均值记入表1。
表1
实施例 产率％ 纯度％ 锰残渣减少量％
实施例1 55.2 96.6 54.1
实施例2 53.4 95.4 50.2
对比例1 47.1 93.1 38.4
对比例2 45.6 92.5 39.5
通过实施例1～2、对比例1～2和表1可以得知，本发明提供的一卡龙酸酐的制备方法，其在制备的过程中，能够有效地减少副反应以及残留物的出现，尤其是减少了锰残渣的残留，并且能够在氧化阶段更充分的氧化底物从而制备卡龙酸，具有比现有技术更高的反应收率和纯度，极大地减少了企业的生产和环保成本。

Claims (2)

1.一种卡龙酸酐的制备方法，其特征在于：步骤包括以下几步：（1）底物的分散与深度氧化；（2）反应物料的过滤与萃取；（3）酸化浓缩；（4）酸酐化反应；
所述底物的分散与深度氧化的具体操作为：将底物与助剂先搅拌混合，配制氧化剂溶液，在密封以及紫外光照射条件下，将混合后的底物与助剂等分5~10次加入至氧化剂溶液中进行反应，反应温度为25~35℃，每次加入反应1~1.5小时；
所述氧化剂溶液，以质量百分比计，包括：4~5%纳米二氧化钛，26~28%高锰酸钾，去离子水补充余量；
所述反应物料的过滤与萃取的具体操作为：（1）将氧化反应后的产物进行抽滤，取滤液滤饼洗涤，收集洗涤液与滤液混合，得混合液；（2）在混合液中加入碱剂调节pH值至9~11，萃取剂萃取3~4次，收集水层；
所述萃取剂为苯；所述萃取剂与混合液的质量比为1:2~4；
所述酸化浓缩的具体操作为：将水层加入酸剂调节pH为2~3，放入真空干燥箱中干燥3~5小时，干燥温度为60~80℃，取出得固体颗粒；
所述酸酐化反应的具体操作为：将固体颗粒洗涤后加入酸酐化反应剂，升温至160~180℃，反应6~10小时，之后去除溶剂重结晶，即得；
所述酸酐化反应剂为醋酸酐以及醋酸钠的混合物；所述醋酸酐与醋酸钠的摩尔比为2~3:0.8~1；
所述底物为3-蒈烯；所述助剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的任一种。
2.一种根据权利要求1所述的卡龙酸酐的制备方法的应用，其特征在于：包括该方法在制备药物中间体中的应用。
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